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PLM 让风能企业轻松实现全球战略性扩张_行业典型案例_制造业与信息化风能是古老而充满活力的能量风能是古老而充满活力的能量风能利用是人类的一项传统技能早在 5500 年前，第一艘帆船即扬帆远 航；3700 年前，风能即已为巴比伦的灌溉系统提供机械动力；2500 年前，人类 已能利用风能将鼓风炉的温度升至 1200 摄氏度；首架风车的诞生可追溯至公 元 50 年；公元 700 年，在今天属于阿富汗的地方，竖轴驱动技术已用来磨制 玉米；风车在美国西部大开发中曾用来为火车加水，如今风车已成为美国的标 志之一首款现代风轮机是在上个世纪 80 年代开发的虽然风轮机的生产和使用 已有悠久的历史，但和其他能源种类相较，其在整个能源行业中地位却显得微 不足道不过，如今风力发电的重要性现在正日益凸显出来将设计、技术、科学和管理融合在一个系统平台是风能行业一次前所未有 的创新达索系统 (Dassault Systèmes, DS) 的 V5 和 V6 的 PLM 技术已经 被全球数千家企业用来进行产品开发、创造领先产品经实践证明，达索系统 PLM 技术能够充分满足风电这个新兴行业的各项需求达索系统在航空航天领 域拥有长达 28 年的服务经验，航空航天行业和风能行业在重量轻、强度高、能 够抵御各种恶劣天气的影响、运行机制精密复杂、电源管理先进等方面具有共 同的要求，这为向风能行业转移技术和知识提供了理想的机会。

QuietrevolutionQuietrevolution 利用达索系统利用达索系统 PLMPLM 成功跻身风电行业领先地位成功跻身风电行业领先地位风力发电领域内的领先企业已采用最先进的设计和生产技术利用风能这 一古老的元素能量，空气动力学家、地球物理学家、复合材料工程师、生产专 家携手合作，共同构思、设计、建造和运营风轮机，有些已经达到最尖端最顶 级的水准人类估计可以从风能中获得总共 70 太瓦的电力，而目前全球的总用电量 仅为该数值的 20%不过，关于实际能够获得的电力数量一直众说纷纭虽然 也有人认为不会超过 30%，但大家一般都会参考贝兹定律（贝兹定律认为实际 能够获得的电力不会超过预估数值的 60%）不管这些数值如何，在开发更高 效率的风轮机方面，竞争已经开始一家在风能行业占据领先位置的英国风能 公司——Quietrevolution 已经采用达索系统的 PLM 解决方案来强化其风力发 电机的设计和制造Quiterevolution 采用达索系统 CATIA 进行风能风轮机的设计、工程与制 造，为其经空气动力学优化的竖轴风轮机桨叶计算出毫无数学差错的外形 CATIA 通过为 Quietrevolution 提供高效的设计、开发和生产技术平台，最大 限度地利用资源，来帮助该公司更好地把握风能系统市场中日益增加的机遇。

Quietrevolution 的设计经理 Richard Kingsley 表示：“产品开发是我 们工作的核心在我们使用达索系统 CATIA 虚拟设计解决方案短短的时间里， 已显著提升了我们高效完成先进结构从设计到制造整个流程的能力 Kingsley 先生曾经在 Lotus Cars、Proton、Ascari 和 Aston Martin 体验过 PLM 能为公司带来的巨大效益他还表示：“达索系统 PLM 使我们实现数字化 设计、签批、加工可行性研究、产品制造以及 3D 设计互动CATIA 是我们供 应链的业界标准，让我们能够与合作伙伴公司交换原始文件，提高了生产效率 ”Quietrevolution 的设计优势在于可使桨叶呈 120 度扭曲，以便风轮机可 以持续工作这种设计特别适合于在风向经常变化的城市环境中使用采用 CATIA 不仅能够让企业开发出效率更高、更精致的设计方案，还能通过使用原 始的 CATIA 文件或者数据格式与内外部供应链协调沟通，满足供应商和分包商 的各种需求Richard Kingsley 补充道：“与供应商的高效协作非常重要达 索系统提供的数据环境能确保顺利、无差错的沟通，对版本迭代和发布流程可 以很好地进行管理。

达索系统的达索系统的 CATIACATIA 虚拟设计解决方案可缩短产品开发周期虚拟设计解决方案可缩短产品开发周期达索系统总监 Mike Crow 表示：“我们对 Quietrevolution 因使用尖端 的 CATIA 虚拟设计解决方案而跻身于风能行业的前列感到非常高兴利用其他 行业领先企业联合开发的设计和生产最佳实践，风轮机制造商可以避免在实际 工作中进行高成本的试验摸索，从而大大缩短开发周期同时通过将设计、测 试和生产可行性分析整合在一体化的环境中，能够生产出性能更加优异的产品 ”来自负责解决方案实施和支持的达索系统增值销售商 Intrinsys 的 Darren Cairns 表示：“Quietrevolution 是因采用先进的 3D PLM 技术而跻身风能行 业前列的典型代表CATIA 蕴含的专业知识能够为 Quietrevolution 提供了先 进的生产软件和服务，帮助我们优化产品，开发出创新的能源解决方案，对此 我们感到非常自豪达索系统达索系统 PLMPLM 助助 RomaxWINDRomaxWIND 公司实现风电设备优化设计与分析公司实现风电设备优化设计与分析RomaxWIND 总部位于英国诺丁汉，其下属机构遍布欧洲、亚洲和美国。

RomaxWIND 主要是为客户提供开发风轮机传动系统的设计服务、技术咨询和模 拟技术通过高级培训和技术支持，能源专业咨询公司 RomaxWIND 的专业性得 以提升，工作效率、技能和能力得以大幅改善RomaxWIND 将其自有的专业软件与达索系统的 CATIA V5 及 ENOVIA 功能搭 配使用，为风能行业的生产厂商和经营者提供变速箱、轴承和传动系统的设计 和分析RomaxWIND 结合使用自己的技术小组和 Romax 模拟技术，能够为其客 户提供全面服务，如产品设计、变速箱认证的专家支持、轴承和传动系统设计 的应有技术服务、生产支持、战略咨询、技术转让及培训等该公司的优势在于其强大的设计功能可显著提升风轮机的传动系统效率 这是通过充分理解齿轮和辅助系统并通过分析和迭代开发对产品进行优化而实 现的RomaxWIND 高级项目工程师 David Reetham 在谈及实现最高效率的复杂性 时这样说道：“行星齿轮系或者周轮齿轮之间的负载均衡是确保可靠性和低振 动的关键所在通过考虑结构绕度、安装条件、重力、组装和生产允许公差所 造成的影响，RomaxWIND 采用软件模拟来预测每个行星齿轮分担的负载。

再加 上变速器接触方式、耐久性计算、相位计算和噪音消除等相关工作，复杂性就 随之增加了他补充道：“一旦我们完成驱动系统规格及特性的优化，就可 以使用 CATIA 对构思进行开发和完善，使其进入生产状态CATIA 还可用于完 善初始设计，让产品尽可能地接近 3D 数字化模型此外，随着设计的进展以 及 3D 模型在设计／分析反馈环路中被转入各个系统，往往还需要进行重复分 析为了能让这种复杂的工作顺利进行，RomaxWIND 部署了达索系统 ENOVIA 解 决方案ENOVIA 可以增强配置和发布控制，提升设计工作效率，并在零部件和 总成之间提供复杂的链接设计人员可以记录进出的零部件，而版本控制则能 够保证一直保留次序和可跟踪性这样，设计人员就可以完成更多的设计工作， 总体的数据安全性和质量也得到了明显改善David Reetham 对此评论道：“达索系统软件和技术的效能，符合我们需 求的系统及方法，实现我们企业内外以及我们供应链之间的无缝集成我们所 从事的项目都是国际性的，在风能开发非常活跃的德国、丹麦、中国、印度和 美国都有大量的工作要做达索系统的软件是实施这种业务的理想选择风力发电在全球各地的迅猛发展，需要不断的技术突破。

而为了应对这种挑 战，RomaxWIND 争取将二十年来在航空航天、汽车、船舶和重工业中累积的知 识转移到风能行业目前，RomaxWIND 已经在风能领域积累了五年经验，并且 已经完成了大量的风能项目，并在风能工程的技术开发方面奠定了领先地位风能行业蕴含着重要的业务机遇，如何利用这些机遇，就需要创新型公司充分 利用主要能源气候的技术转让和营销战略只有在技术的帮助下，新的能源生 产系统才可以开发出来，并随之减轻对矿物燃料的依赖RomaxWIND 通过在大量项目中应用 CATIA 和 ENOVIA 软件，对如何实现最 优结果的方法拥有深刻的理解凭借对传动系统、桨叶间距和偏航角的精细调 整，精心选择的物料及其相关的生产工艺的经验，RomaxWIND 站在了风轮机设 计和开发的最前沿David Reetham 总结道：“将来的风能开发工作主要是对现有的技术和方 法进行完善，引入新的材料、控制系统并在市场上进行推广RomaxWIND 引入 达索系统 PLM 后所达到的效果，使得我们拥有了卓越的操纵性，让我们更有信 心充分利用这个技术生产出非常精巧的符合市场需求的产品运用运用 SIMULIASIMULIA 虚拟测试可大大降低测试成本虚拟测试可大大降低测试成本有限元分析 (FEA) 的使用对风能行业来说是一个重大福音。

达索系统 SIMULIA 的技术营销总监 Dale Berry 谈及在该应用中使用其公司的软件时表 示：“像这样的问题，如‘风轮机桨叶的最佳配置是什么？’或者‘您如何将 陆基风轮机设计移植到深水风轮机设计中’等等，有限元技术都能给出了最佳 答案工程人员一般从 CAD 模型着手——可能是翼面或者是风轮机的桨叶—— 然后使用有限元分析软件将模型转化为由几何单元构成的 3D 网格，而这些网 格就是有限元分析中的‘元’ 一旦建立起有限元分析模型，任何数量的静态、动态、线性或者非线性事件， 包括接触、碰撞、弯曲和／或坍塌场景，甚至多物理场分析（热结构、流体结 构相互作用和／或计算流体力学）都可以得到分析FEA 解决方案（虚拟测试） 提供的反馈随后被用于评估和修改 CAD 设计如果需要这一过程可反复进行， 直到实现所需的产品功能和耐久性FEA 的结果一般需要通过实际测试验证不过，如果使用合适的流程，并 运用历史工程测试数据，FEA 能够缩短设计时间，降低制造大量物理样机所带 来的高昂成本随着流程整合和设计优化软件逐步添加到工程人员的工具箱， 以及多核高性能计算的普及，这种技术在近年来的应用不断加速。

Dale Berry 还表示：“发电行业复杂多样的工程需求已经从 FEA 相互移 植的发展中受益菲浅以 SIMULIA 所提供的一体化 FEA 软件 Abaqus 为例， 其经过油气平台分析验证的结构设计和地基互动功能现在正用于海上风能结构 的开发由于政府和私营部门对风能行业持续不断的支持，该领域正在蓬勃发 展现在人们正在设计更高的风力机塔架，以便利用高处更强劲的风能，同时 也可以抵消海上风电场高昂的安装成本对具有丰富海上油气行业经验的 FEA 软件厂商来说，风力机塔架及其基础 的设计和模拟是次要的对基础进行模拟的所有必备物料模型（例如水泥、土 质、地基／结构互动等）都是现成的线性动力学用于分析振动（地震）影响， 而静态和动态非线性分析则用于模拟复杂的流体结构相互作用或者失效机制桨叶可能是风轮机最醒目、最关键的部件复合材料是桨叶的首选材料 最初由航空航天行业推动的复合材料 FEA 建模技术，现在也广泛应用于开发应 对恶劣天气的强度和耐久度的新型材料该软件支持复合材料的预处理步骤， 如接头的定义，方向和厚度的分布，各层面的可视化等出于建模目的，可以 将多种元类型（固体壳、连续壳等等）与各种不同的物料和失效模型配合使用， 例如由波音开发、由 SIMULIA 完善的虚拟裂纹闭合方法 (VCCT)。

轴承是看起来不大引人注目、但仍然是具有关键作用的的风轮机组件之。